Страница 73 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, соответствующее схеме

$K_2S + Br_2 \rightarrow KBr + S$

Укажите окислитель и восстановитель.

Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, соответствующее схеме $K_2S + Br_2 \rightarrow KBr + S$

Решение

1. Сначала определим степени окисления всех химических элементов в реагентах и продуктах реакции:

$K_2^{+1}S^{-2} + Br_2^0 \rightarrow K^{+1}Br^{-1} + S^0$

Из схемы видно, что свои степени окисления изменяют сера (с -2 на 0) и бром (с 0 на -1). Калий ($K^{+1}$) не меняет степень окисления.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления, чтобы составить электронный баланс.

Сера отдает электроны, повышая свою степень окисления, — это процесс окисления:

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$

Бром принимает электроны, понижая свою степень окисления, — это процесс восстановления:

$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$

3. Найдём коэффициенты, уравнивая число отданных и принятых электронов. В данном случае число отданных электронов (2) равно числу принятых (2), поэтому наименьшее общее кратное равно 2. Дополнительные множители (коэффициенты) будут равны 1.

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$ | 2 | 1 | (окисление, восстановитель)
$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$ | 2 | 1 | (восстановление, окислитель)

4. Подставим найденные коэффициенты в уравнение реакции. Коэффициент 1 ставим перед веществами, содержащими серу ($K_2S$ и $S$), и перед бромом ($Br_2$). Коэффициент 2 необходим перед бромидом калия ($KBr$), так как в полуреакции восстановления образуется два иона брома $Br^{-1}$.

$1 \cdot K_2S + 1 \cdot Br_2 \rightarrow 2KBr + 1 \cdot S$

Проверим баланс атомов в итоговом уравнении:

Слева: 2 атома K, 1 атом S, 2 атома Br.
Справа: 2 атома K, 1 атом S, 2 атома Br.

Атомный баланс соблюден, уравнение составлено верно.

Ответ: $K_2S + Br_2 \rightarrow 2KBr + S$.

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Окислитель — это частица (атом, ион или молекула), которая в ходе химической реакции принимает электроны, понижая свою степень окисления. В данной реакции молекула брома $Br_2$ принимает электроны, и степень окисления брома понижается с 0 до -1.

Восстановитель — это частица, которая в ходе реакции отдает электроны, повышая свою степень окисления. В данной реакции ион серы $S^{-2}$ в составе сульфида калия ($K_2S$) отдает электроны, и его степень окисления повышается с -2 до 0.

Ответ: Окислитель — $Br_2$ (бром); восстановитель — $K_2S$ (сульфид калия).

14. Водород сожгли в сосуде, заполненном газом жёлто-зелёного цвета. Образовавшееся вещество растворили в воде. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра и наблюдали образование белого осадка. Напишите уравнения соответствующих химических реакций.

Решение

Для решения задачи необходимо последовательно определить вещества и записать уравнения химических реакций, описанных в условии.

1. Водород ($H_2$) сожгли в сосуде, заполненном газом жёлто-зелёного цвета. Характерную жёлто-зелёную окраску среди газов имеет хлор ($Cl_2$). При горении водорода в хлоре (или наоборот) происходит реакция соединения с образованием газообразного хлороводорода ($HCl$).

Уравнение первой реакции:

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

2. Образовавшееся вещество — хлороводород ($HCl$) — растворили в воде. В результате растворения хлороводорода в воде образуется соляная (хлороводородная) кислота. Это сильная кислота, которая в водном растворе полностью диссоциирует на ионы водорода ($H^+$) и хлорид-ионы ($Cl^-$).

3. К полученному раствору соляной кислоты добавили раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Произошла реакция ионного обмена. Ионы серебра ($Ag^+$) из нитрата серебра соединяются с хлорид-ионами ($Cl^−$) из соляной кислоты, образуя нерастворимое в воде и кислотах вещество — хлорид серебра ($AgCl$). Хлорид серебра представляет собой белый творожистый осадок. Эта реакция является качественной на хлорид-ионы.

Уравнение второй реакции:

$HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$

Таким образом, мы определили все вещества и процессы и составили уравнения соответствующих химических реакций.

Ответ:

Уравнения химических реакций, описанных в задаче:

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

$HCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$

1. У атомов фтора и хлора

1) одинаковый радиус атома

2) одинаковая высшая степень окисления

3) одинаковое число электронов на внешнем электронном слое

4) одинаковое число электронных слоёв

Решение

Для того чтобы определить общую характеристику для атомов фтора и хлора, необходимо проанализировать их положение в Периодической системе химических элементов и строение их атомов.

• Фтор (F) — химический элемент с атомным номером 9. Он расположен во втором периоде, 17-й группе (VIIA). Электронная конфигурация атома фтора: $1s^22s^22p^5$.
• Хлор (Cl) — химический элемент с атомным номером 17. Он расположен в третьем периоде, 17-й группе (VIIA). Электронная конфигурация атома хлора: $1s^22s^22p^63s^23p^5$.

Теперь рассмотрим каждый из предложенных вариантов.

1) одинаковый радиус атома
Это утверждение неверно. Атомный радиус элементов в одной группе главной подгруппы увеличивается сверху вниз, поскольку увеличивается число электронных слоев. Фтор находится во втором периоде и имеет 2 электронных слоя, в то время как хлор находится в третьем периоде и имеет 3 электронных слоя. Поэтому радиус атома хлора больше радиуса атома фтора.

2) одинаковая высшая степень окисления
Это утверждение неверно. Высшая степень окисления для большинства элементов 17-й группы равна +7 (номеру группы). Так, для хлора высшая степень окисления составляет +7 (например, в соединении $KClO_4$). Фтор же является самым электроотрицательным элементом, поэтому во всех своих соединениях он проявляет только степень окисления -1. Его высшая степень окисления равна 0 (в простом веществе $F_2$). Следовательно, высшие степени окисления у фтора и хлора различны.

3) одинаковое число электронов на внешнем электронном слое
Это утверждение верно. Фтор и хлор являются элементами одной группы (17-й, или VIIA). Для элементов главных подгрупп номер группы указывает на количество электронов на внешнем энергетическом уровне. У атома фтора на внешнем (втором) слое находится $2+5=7$ электронов (конфигурация $2s^22p^5$). У атома хлора на внешнем (третьем) слое также находится $2+5=7$ электронов (конфигурация $3s^23p^5$).

4) одинаковое число электронных слоёв
Это утверждение неверно. Число электронных слоёв в атоме элемента определяется номером периода, в котором он находится. Фтор расположен во втором периоде, поэтому у его атома 2 электронных слоя. Хлор расположен в третьем периоде, следовательно, у его атома 3 электронных слоя.

Ответ: 3

2. В ряду $Cl - S - P - Si$ электроотрицательность

1) возрастает

2) не изменяется

3) убывает

4) изменяется незакономерно

Решение

Электроотрицательность — это фундаментальное химическое свойство атома, которое характеризует его способность притягивать к себе электроны от других атомов в химической связи.

Для определения изменения электроотрицательности в ряду элементов Cl — S — P — Si необходимо рассмотреть их положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Все эти элементы (хлор, сера, фосфор, кремний) находятся в 3-м периоде.

Общая закономерность изменения электроотрицательности в периодах следующая: при движении слева направо по периоду электроотрицательность элементов возрастает. Это происходит потому, что с увеличением порядкового номера в периоде растет заряд ядра атома при неизменном числе электронных слоев, что приводит к усилению притяжения валентных электронов к ядру.

Расположим элементы из задания в том порядке, в котором они стоят в 3-м периоде (слева направо):

Si (кремний, группа 14) → P (фосфор, группа 15) → S (сера, группа 16) → Cl (хлор, группа 17).

В этом ряду электроотрицательность возрастает.

В задании дан обратный ряд: Cl → S → P → Si, то есть движение по периоду происходит справа налево. Следовательно, в этом ряду электроотрицательность будет последовательно уменьшаться.

Это можно подтвердить конкретными значениями электроотрицательности по шкале Полинга:

• Электроотрицательность хлора (Cl) ≈ 3.16
• Электроотрицательность серы (S) ≈ 2.58
• Электроотрицательность фосфора (P) ≈ 2.19
• Электроотрицательность кремния (Si) ≈ 1.90

Таким образом, в ряду Cl — S — P — Si электроотрицательность убывает ($3.16 > 2.58 > 2.19 > 1.90$).

Ответ: 3) убывает

3. Степень окисления хлора в соединениях с металлами и водородом равна

1) $-1$

2) $0$

3) $+1$

4) $+7$

Решение

Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи в соединении являются ионными. Чтобы определить степень окисления хлора в его соединениях с металлами и водородом, нужно сравнить их электроотрицательности.

Электроотрицательность — это мера способности атома притягивать к себе электроны от других атомов в химической связи. В паре атомов тот, у которого электроотрицательность выше, будет иметь отрицательную степень окисления, а тот, у которого ниже — положительную.

Хлор (Cl) — это типичный неметалл с высокой электроотрицательностью (около 3,16 по шкале Полинга).

1. В соединениях с металлами (например, NaCl, MgCl₂, AlCl₃). Металлы всегда имеют более низкую электроотрицательность, чем хлор. Поэтому в таких соединениях металлы будут иметь положительную степень окисления, а хлор — отрицательную. Как галоген, хлор стремится принять один электрон для завершения внешней электронной оболочки, поэтому его наиболее характерная отрицательная степень окисления равна -1. Например, в NaCl натрий имеет степень окисления +1, следовательно, хлор имеет -1.

2. В соединении с водородом (HCl — хлороводород). Электроотрицательность водорода (H) составляет примерно 2,20, что ниже, чем у хлора. Следовательно, и в этом случае хлор будет более электроотрицательным атомом и примет отрицательную степень окисления. Водород в соединениях с неметаллами (кроме гидридов активных металлов) проявляет степень окисления +1. Для того чтобы молекула HCl была электронейтральной, степень окисления хлора должна быть -1.

Таким образом, как в соединениях с металлами, так и в соединении с водородом, хлор проявляет свою низшую степень окисления, которая равна -1. Положительные степени окисления (+1, +7 и др.) хлор проявляет только в соединениях с более электроотрицательными элементами, такими как кислород или фтор. Степень окисления 0 соответствует простому веществу Cl₂.

Ответ: 1) -1

4. Верны ли следующие суждения о галогенах?

А. Простые вещества галогены имеют молекулярную кристаллическую решётку.

Б. Все галогены взаимодействуют с водородом, но при разных условиях.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение:

А. Простые вещества галогены имеют молекулярную кристаллическую решётку.
Данное суждение является верным. Простые вещества, образованные галогенами (фтор $F_2$, хлор $Cl_2$, бром $Br_2$, иод $I_2$), состоят из двухатомных неПолярных молекул. В твёрдом агрегатном состоянии в узлах их кристаллических решёток располагаются именно эти молекулы. Связи между молекулами в кристалле — это слабые межмолекулярные силы (силы Ван-дер-Ваальса). Такой тип кристаллической структуры называется молекулярной. Наличие молекулярной решётки объясняет характерные физические свойства галогенов, такие как летучесть, а также относительно низкие температуры плавления и кипения.
Ответ: суждение А верно.

Б. Все галогены взаимодействуют с водородом, но при разных условиях.
Это суждение также является верным. Реакционная способность галогенов как окислителей уменьшается в группе сверху вниз (от фтора к иоду), что напрямую отражается на условиях их взаимодействия с водородом. Фтор реагирует с водородом со взрывом даже в темноте и при низких температурах: $H_2 + F_2 \rightarrow 2HF$. Хлору для реакции с водородом необходимо инициирование (свет или нагревание): $H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu \text{ или } t^\circ} 2HCl$. Бром реагирует с водородом только при нагревании: $H_2 + Br_2 \xrightarrow{t^\circ} 2HBr$. Реакция иода с водородом протекает при сильном нагревании и, в отличие от предыдущих, является обратимой: $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$. Таким образом, все галогены вступают в реакцию с водородом, но условия для этого действительно различны.
Ответ: суждение Б верно.

Поскольку оба суждения (А и Б) верны, правильным является вариант ответа, утверждающий, что верны оба суждения.

Ответ: 3